四、物理优化（3）计算列及其索引

一、计算列

1、概念

　　计算列由可以使用同一表中的其他列的表达式计算得来。表达式可以是非计算列的列名、常量、函数，也可以是用一个或多个运算符连接的上述元素的任意组合。表达式不能为子查询。

　　一般在写SQL的时候应该避免在条件中使用函数，因为这样就不能有效的使用索引，从而无法生成高效的执行计划。SQL Server提供了计算列可以帮助我们解决这个问题。 

　　例如，某查询对大小写敏感，希望查询某列全部转为小写，如果程序设计时没有考虑到，那么需要在查询的时候就必须要强制转化。 select * from table1 where lower(column1) = 'abc'

 

　　计算列可用于选择列表、WHERE 子句、ORDER BY 子句或任何可使用正则表达式的其他位置，但下列情况除外：

（1）用作 CHECK、FOREIGN KEY 或 NOT NULL 约束的计算列必须标记为 PERSISTED。如果计算列的值由具有确定性的表达式定义，并且索引列中允许使用计算结果的数据类型，则可将该列用作索引中的键列，或者用作 PRIMARY KEY 或 UNIQUE 约束的一部分。

（2）计算列不能作为 INSERT 或 UPDATE 语句的目标。

 

　　数据库引擎基于使用的表达式自动确定计算列的为 Null 性。即使只有非空列，大多数表达式的结果也“认为”可为空值，因为下溢或溢出生成的结果也可能为空。通过指定 ISNULL (check_expression,constant) 可以将可为空值的表达式转换为不可为空值的表达式，其中, constant 是可替换所有空结果的非空值. 

 

2、创建计算列

 

CREATE TABLE t2 (a int, b int, c int, x float, y AS CASE x WHEN 0 THEN a WHEN 1 THEN b ELSE c END)

 

 

3、创建持久化计算列

　　如果不使用PERSISTED 关键字，计算列是未实际存储在表中的虚拟列。每当在查询中引用计算列时，都将重新计算它们的值。

　　使用PERSISTED 关键字计算列实际存储在表中。如果在计算列的计算更改时涉及任何列，将更新计算列的值。 

 

 

二、为计算列创建索引的限制条件

1. 所有权

　　计算列中的所有函数引用必须与表具有相同的所有者。

 

2. 确定性

　　如果对于一组指定的输入表达式始终返回相同的结果，则说明表达式具有确定性。

　　computed_column_expression 必须具有确定性。如果下列一项或多项为真，则 computed_column_expression 具有确定性：

（1）表达式引用的所有函数都具有确定性，并且是精确的。这些函数包括用户定义函数和内置函数。如果计算列是 PERSISTED，则函数可能不精确。

（2）表达式引用的所有列都来自包含计算列的表。

（3）没有列引用从多行中请求数据。例如，聚合函数（如 SUM 或 AVG）依靠来自多行的数据，这使 computed_column_expression 具有不确定性。

（4）没有系统数据访问或用户数据访问。

 

　　任何包含公共语言运行时 (CLR) 表达式的计算列都必须具有确定性并标记为 PERSISTED，这样才能为该列创建索引。允许在计算列定义中使用 CLR 用户定义类型的表达式。类型为 CLR 用户定义类型的计算列只要其类型是可比较的，就可以在该列上创建索引。

 

3. 精度

　　computed_column_expression 必须精确。如果下列一项或多项为真，则 computed_column_expression 是精确的：

（1）表达式的数据类型不是 float 或 real。

（2）表达式定义中没有使用 float 或 real 数据类型。

 

　　任何 float 或 real 表达式都被认为是不精确的，不能作为索引键；float 或 real 表达式可以在索引视图中使用，但不能作为键使用。对于计算列同样如此。如果任何函数、表达式或用户定义函数包含任何 float 或 real 表达式，则被认为是不精确的。这也包括逻辑表达式（比较）。

　　如果计算列使用确定性但不精确的表达式定义，但在 CREATE TABLE 或 ALTER TABLE 语句中标记为 PERSISTED，则可以在该列上创建索引。这意味着数据库引擎在表中存储计算值，并且在计算列所依赖的任何其他列发生更新时更新这些值。如果数据库引擎对列创建了索引并且该索引由某查询引用，则会使用这些持久值。当数据库引擎不能准确证明返回计算列表达式的函数（特别是在 .NET Framework 中创建的 CLR 函数）是否既具有确定性又精确时，使用此选项可以对计算列创建索引。

 

4. 数据类型

　　数据类型要求如下：

（1）为计算列定义的 computed_column_expression 的值不能为 text、ntext 或 image 数据类型。

（2）只要计算列的数据类型可以作为索引键列，从 image、ntext、text、varchar(max)、nvarchar(max)、varbinary(max) 和 xml 数据类型派生的计算列上就可以创建索引。

（3）只要计算列的数据类型可以作为非键索引列，从 image、ntext 和 text 数据类型派生的计算列就可以作为非聚集索引中的非键（包含性）列。

 

5. SET选项

　　SET 选项要求如下：

（1）执行定义计算列的 CREATE TABLE 或 ALTER TABLE 语句时，必须将 ANSI_NULLS 连接级选项设置为 ON。

（2）对于在其中创建索引的连接和所有尝试执行 INSERT、UPDATE 或 DELETE 语句（将更改索引中的值）的连接，必须将六个 SET 选项（ANSI_NULLS、ANSI_PADDING、ANSI_WARNINGS、ARITHABORT、CONCAT_NULL_YIELDS_NULL、QUOTED_IDENTIFIER）设置为 ON，将一个选项（NUMERIC_ROUNDABORT）设置为 OFF。如果不具有上述选项设置的连接执行了任何 SELECT 语句，优化器将忽略计算列的索引。

（3）当数据库兼容级别设置为 90 时，如果 ANSI_WARNINGS 设置为 ON，则会将 ARITHABORT 隐式设置为 ON。如果数据库兼容级别设置为 80 或更低，则必须将 ARITHABORT 选项显式设置为 ON。

 

 

本文结语：

　　需要频繁访问的计算列可以考虑持久化。当计算列为确定性且精确，或确定性、不精确、持久化时，可以创建索引。

 

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